新聞動(dòng)態(tài)廣州地化所基于外場(chǎng)觀測(cè)對(duì)異戊二烯估算校驗(yàn)方面取得研究進(jìn)展
全球來(lái)源于植被排放的生物源揮發(fā)性有機(jī)物（BVOCs）是人為源排放VOCs的7倍左右，其中異戊二烯（C5H8）約占BVOCs總排放量的一半，且大氣反應(yīng)活性極強(qiáng)，是生成大氣臭氧、二次有機(jī)氣溶膠的重要前體物，因而全球氣候變化和區(qū)域空氣質(zhì)量研究中，異戊二烯的直接和間接影響不可忽視，準(zhǔn)確估計(jì)其排放是探討其作用影響的重要前提。然而，當(dāng)前無(wú)論全球還是區(qū)域異戊二烯排放估算都存在不確定性，前期不同研究對(duì)中國(guó)地區(qū)異戊二烯排放量的估算甚至有數(shù)倍差異，如何縮小其排放估算的不確定性具有很大的挑戰(zhàn)性。地基觀測(cè)和模型模擬對(duì)比是廣泛用于驗(yàn)證排放清單的方法之一。因模型模擬結(jié)果為網(wǎng)格均值，而觀測(cè)結(jié)果則為網(wǎng)格內(nèi)的特定站點(diǎn)的測(cè)量值，這種比較可能有其固有偏差。然而，基于大范圍長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)結(jié)果與模式模擬值進(jìn)行比較，即使對(duì)異戊二烯這種活性氣體也可以提供一些排放方面的有益啟示。
中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所王新明研究員團(tuán)隊(duì)的張艷利特任研究員與來(lái)自佐治亞理工、香港科技大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所等多名學(xué)者合作，基于2012-2014年間在中國(guó)科學(xué)院生態(tài)觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)（CERN）在全國(guó)的20個(gè)站點(diǎn)開展的為期兩年的野外觀測(cè)，將所獲得的1700多個(gè)實(shí)測(cè)異戊二烯的濃度值，與MEGAN排放模式和REAM大氣化學(xué)模式估算得到的異戊二烯濃度進(jìn)行對(duì)比校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)對(duì)于全國(guó)20個(gè)站點(diǎn)兩年所有數(shù)據(jù)，模式模擬的平均結(jié)果總體比觀測(cè)值低13%，而對(duì)于生長(zhǎng)季節(jié)二者的平均結(jié)果則表現(xiàn)出很好的一致性。然而，如果進(jìn)一步對(duì)生長(zhǎng)季節(jié)不同區(qū)域站點(diǎn)逐個(gè)對(duì)比校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)以秦嶺-淮河線為分界的北方地區(qū)和南方地區(qū)野外觀測(cè)值非常接近，并無(wú)顯著差異，但模式模擬結(jié)果則顯示南方地區(qū)平均濃度為北方地區(qū)的4倍左右。另外，北方地區(qū)模式模擬值相對(duì)觀測(cè)值均呈現(xiàn)不同程度的低估，而處于秦嶺-淮河線以南的站點(diǎn)模式模擬值則相對(duì)觀測(cè)值有不同程度的高估。各站點(diǎn)觀測(cè)值和模式模擬值的月變化趨勢(shì)對(duì)比表明，模式模擬的月變化規(guī)律與溫度變化趨勢(shì)一致，而觀測(cè)結(jié)果的月變化趨勢(shì)則與此不同。尤其是北方地區(qū)，在非生長(zhǎng)季節(jié)（秋冬季）也觀測(cè)到較高濃度的異戊二烯，而模式模擬結(jié)果顯示在非生長(zhǎng)季節(jié)北方地區(qū)異戊二烯濃度幾乎為零；分析發(fā)現(xiàn)在非生長(zhǎng)季節(jié)異戊二烯升高的同時(shí)，煤燃燒或生物質(zhì)燃燒排放的一氧化碳、苯、氯甲烷和乙炔等標(biāo)志性污染物也同步升高，表明非生長(zhǎng)季節(jié)異戊二烯排放可能與人為活動(dòng)有關(guān)，而前期針對(duì)煤燃燒或生物質(zhì)燃燒源的源譜表征工作也檢測(cè)到異戊二烯的排放。
模式對(duì)北方排放低估和南方排放高估，可能與近年來(lái)中國(guó)北方植樹造林和南方城鎮(zhèn)化加快有關(guān)，而模式采用的植被分布等數(shù)據(jù)未能及時(shí)反映出這些變化；北方地區(qū)非生長(zhǎng)季節(jié)人為排放源的貢獻(xiàn)也是導(dǎo)致差異的原因之一，而觀測(cè)站點(diǎn)和觀測(cè)方案的選取也會(huì)影響對(duì)比結(jié)果。對(duì)模擬結(jié)果影響最大的因素主要來(lái)源于排放因子和植被分布組成，這也是排放估算模式中改進(jìn)的重要著力點(diǎn)，同時(shí)更大范圍更高時(shí)間分辨率的外場(chǎng)觀測(cè)可為模式校驗(yàn)、改進(jìn)提供更好的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集。
該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)、香港Theme base等項(xiàng)目資助。成果近期發(fā)表于地學(xué)領(lǐng)域期刊Journal of Geophysical Research: Atmospheres。
相關(guān)論文信息：Zhang, Y.L., R. Zhang, J.Z. Yu, Z. Zhang, W.Q. Yang, H.N. Zhang, S.J. Lyu, Y.S. Wang, Y.H. Wang and X.M. Wang (2020). Isoprene mixing ratios measured at twenty sites in China during 2012-2014: comparison with model simulation. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 125, e2020JD033523.
